【高中生物】2023-2024学年 人教版 必修一捕获光能的色素和结构 课件

第1课时捕获光能的色素和结构1.通过“绿叶中色素的提取和分离”实验,培养科学探究能力。2.通过对叶绿体的结构和功能的学习,形成结构与功能相适应的生命观念。目标素养知识概览一、捕获光能的色素1.绿叶中色素的提取和分离(1)提取绿叶中的色素:①原理:绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中。②步骤。

(2)分离绿叶中的色素:①原理:不同色素在层析液中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快,反之则慢。②步骤:分离绿叶中的色素:将适量的层析液倒入试管中,将滤纸条(有滤液细线的一端朝下)轻轻插入层析液中,随后用棉塞塞紧试管口。注意不能让滤液细线触及层析液2.色素的种类、含量、颜色及吸收光谱

微判断1基于“绿叶中色素的提取和分离”实验的原理和过程,判断下列表述是否正确。1.分离色素时,溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得慢。()2.研磨绿叶时,要加入二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇。()3.色素分离后,在滤纸条上从上至下的四种色素分别是叶黄素、胡萝卜素、叶绿素a和叶绿素b。()4.叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光和红光。()×√××微训练1下列关于“绿叶中色素的提取和分离”实验操作的叙述,正确的是(

)A.使用定性滤纸过滤研磨液B.将干燥处理过的定性滤纸条用于层析C.在画出一条滤液细线后紧接着重复画线两到三次D.研磨叶片时,用体积分数为70%的乙醇溶解色素答案:B解析:在提取绿叶中的色素时,漏斗基部放单层尼龙布对研磨液进行过滤,A项错误。用纸层析法分离滤液中的色素时,需用干燥的定性滤纸,B项正确。画出一条滤液细线后,需等滤液干后再重复画线一到两次,C项错误。研磨叶片时,应用无水乙醇溶解色素,D项错误。二、叶绿体的结构适于进行光合作用1.叶绿体的结构和功能(1)叶绿体的结构:①形态:一般呈扁平的椭球形或球形。②填写图中字母所代表的结构:a.外膜,b.内膜,c.基粒,d.基质。(2)功能:是进行光合作用的场所。(3)恩格尔曼的实验:证明叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧。2.叶绿体捕获光能、进行光合作用的物质基础(1)在叶绿体内部巨大的膜表面上,分布着许多吸收光能的色素分子。(2)在类囊体膜上和叶绿体基质中,还有许多进行光合作用所必需的酶。微思考

从叶绿体的结构分析,叶绿体内众多的基粒对于绿色植物的生活有何意义?提示:增加膜面积,其上分布着许多吸收光能的色素,有利于光能的吸收。微判断2基于对叶绿体结构的认识,判断下列表述是否正确。1.没有叶绿体的细胞一定不能进行光合作用。()2.叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内。()3.与光合作用有关的酶分布于叶绿体内膜、外膜、类囊体薄膜和叶绿体基质中。()4.植物细胞一定能进行光合作用。()××××微训练2下图为叶绿体结构模式图,下面有关叙述错误的是(

)A.①④分别为叶绿体的外膜和内膜,具有选择透过性的功能特点B.②为基粒,类囊体膜上含有与光合作用有关的色素和酶C.③为叶绿体基质,与光合作用无关D.光合作用的酶分布在②③答案:C解析:①是叶绿体外膜,②是基粒,③是叶绿体基质,④是叶绿体内膜。在类囊体膜上,分布着许多吸收光能的色素分子;在类囊体膜和叶绿体基质中,还有许多进行光合作用所必需的酶。一

绿叶中色素的提取和分离问题探究请根据提取和分离绿叶中色素的实验步骤,思考并回答下列问题。(1)提取绿叶中色素使用的溶液和分离色素使用的试剂相同吗?实验中分离色素采用了哪种方法?提示:不相同,前者是无水乙醇,后者是层析液。分离色素采用的是纸层析法。(2)在研磨绿叶时,为什么要迅速研磨并加入少许碳酸钙和二氧化硅?提示:叶绿素不稳定,易被破坏,乙醇易挥发,因此研磨要迅速、充分,以保证提取较多的色素。二氧化硅能破坏细胞结构,使研磨充分,碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。(3)在制备滤纸条时,需将滤纸先干燥处理,再将滤纸条一端的两个角剪掉,这样做的目的是什么?提示:干燥处理的目的是使层析液在滤纸条上快速扩散;剪掉两角的目的是防止层析液沿滤纸边缘扩散过快,从而保证色素带分离整齐。(4)画滤液细线有什么样的要求?这样做的目的是什么?提示:

画滤液细线要细、齐、直,而且待滤液细线干燥后再重复画一到两次。细、齐、直的目的是使分离出的色素带平整不重叠;重复画一到两次,是为了增加滤液细线中色素的含量,使分离出的色素带清晰分明。(5)在分离色素时,若滤纸条上的滤液细线触及了层析液,可能会出现什么样的结果?提示:当滤纸条上的滤液细线触及层析液,色素会被层析液溶解,使滤纸条上得不到色素带。归纳总结1.实验注意事项及操作目的(或原因)注意事项操作目的(或原因)加入碳酸钙、二氧化硅碳酸钙能防止研磨中色素被破坏,主要保护的是叶绿素;二氧化硅有助于研磨得充分迅速、充分研磨防止乙醇挥发,防止叶绿素被破坏,充分溶解色素注意事项操作目的(或原因)过滤用单层尼龙布,不能用滤纸滤纸会吸附色素试管口加棉塞防止乙醇挥发和色素被氧化最好在弱光下进行叶绿素不稳定,见光易分解2.滤纸条上色素的分布和对光的吸收3.叶绿体中色素的吸收光谱(1)叶绿体中的色素只吸收可见光,不吸收不可见光。(2)叶绿素主要吸收蓝紫光和红光,类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。(3)叶绿体中的色素很少吸收绿光,绿光被反射,所以大多数叶片看起来呈绿色。4.“绿叶中色素的提取和分离”实验的异常现象分析(1)收集到的滤液中绿色过浅的原因分析:①未加二氧化硅,研磨不充分。②使用放置数天的绿叶,滤液中色素(叶绿素)太少。③一次加入大量的无水乙醇,提取液中色素浓度太低。④未加碳酸钙或加入过少,色素分子被破坏。(2)滤纸条上出现异常色素带的原因分析:①色素带重叠:滤液细线未达到细、直、齐的要求,造成色素带扩散不一致。②看不到色素带:忘记画滤液细线;滤液细线接触层析液,且时间较长,色素全部溶解到层析液中。③胡萝卜素、叶黄素的色素带明显,叶绿素a、叶绿素b色素带不明显:忘记加碳酸钙或叶片不新鲜。典例剖析【例1】

在做“绿叶中色素的提取和分离”实验时,甲、乙、丙、丁四名同学对相关试剂的使用情况如下表所示(“+”表示使用,“-”表示未使用),其余操作均正常,项目甲乙丙丁无水乙醇-+++蒸馏水+---CaCO3++-+SiO2+++-他们所得的实验结果依次应为(

)A.①②③④B.②④①③C.④②③①D.③②①④答案:B解析:在色素提取和分离实验中,SiO2可使研磨充分,CaCO3可保护叶绿素免受破坏,无水乙醇用于溶解色素,色素不溶于蒸馏水。根据以上分析可知,甲同学不能提取出色素;乙同学操作符合要求,能正确提取色素;丙同学在提取色素时,未加入

CaCO3,部分叶绿素会被破坏从而导致含量减少,色素带变窄,而类胡萝卜素受影响较小,色素带几乎无变化;丁同学因未加入SiO2而导致研磨不充分,分离时各色素带都变窄。学以致用1.苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外,液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用适量无水乙醇提取苋菜叶片中的色素,然后用层析液分离。层析结束后滤纸条上出现了不同的色素带,对色素带由上到下分析,下列有关叙述正确的是(

)A.第一条色素带对应的色素是叶黄素B.第二条色素带对应的色素主要吸收蓝紫光C.第三条色素带对应的色素是呈现红色的花青素D.第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最大答案:B解析:用无水乙醇提取的苋菜叶片色素经纸层析后,在滤纸条上形成的色素带从上到下依次为橙黄色的胡萝卜素、黄色的叶黄素、蓝绿色的叶绿素a和黄绿色的叶绿素b,前两者主要吸收蓝紫光,后两者主要吸收红光和蓝紫光。色素在层析液中的溶解度不同,溶解度越大,随着层析液在滤纸条上扩散得越快,所以第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最小。二

叶绿体的结构和功能问题探究水绵能利用阳光中的可见光进行光合作用。请结合教科书第100页恩格尔曼利用水绵探究叶绿体功能的实验,思考并回答下列问题。(1)该实验选择水绵和需氧细菌作为实验材料,有什么优点?甲组是在无空气的黑暗环境中用极细的光束点状投射叶绿体,需氧细菌的分布是怎样的?这说明了什么?提示:水绵的叶绿体呈螺旋带状分布,便于观察;用需氧细菌可确定释放氧气多的部位。需氧细菌只向叶绿体被光束照射到的部位集中,说明氧气是由叶绿体在光照条件下释放出来的。(2)两组实验都要求在隔绝空气的条件下进行,这样做的目的是什么?提示:排除空气中的氧气对实验结果的干扰。(3)恩格尔曼的实验可证明叶绿体是进行光合作用的场所。叶绿体有哪些结构特点与其进行光合作用相适应?提示:①基粒和类囊体极大地扩展了受光面积;②在类囊体的薄膜上分布着与光合作用有关的色素;③在类囊体薄膜上和叶绿体基质中分布着许多进行光合作用所需的酶。二

叶绿体的结构和功能归纳总结1.叶绿体的结构与功能相适应(1)在叶绿体基质中和类囊体膜上含有与光合作用有关的酶。(2)类囊体薄膜上分布有捕获光能的色素,且类囊体堆叠成基粒,增大了叶绿体内部的膜面积,为酶和色素提供了更多的附着位点。2.对恩格尔曼实验的分析(1)实验材料为水绵和需氧细菌。水绵的叶绿体呈螺旋带状分布,便于观察;用需氧细菌可确定释放氧气的部位。(2)排除干扰的方法:在没有空气的黑暗环境下进行实验,排除了空气中氧气和光的干扰。(3)对照实验设计:用极细的光束点状投射,叶绿体上可分为照光部位和黑暗部位,可相当于一组对照实验。典例剖析【例2】

图甲为叶绿体结构模式图,图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述正确的是(

)A.图乙所示结构取自图甲中的①或③B.与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上C.④是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础D.叶绿体以图甲中③的形式扩大膜的表面积D解析:图乙所示结构含有光合色素,光合色素只分布在叶绿体的类囊体薄膜上,对应图甲中的③。在叶绿体的基质(图甲中④)中,也分布有与光合作用有关的酶。图甲中④是叶绿体基质,而吸收光能的色素分布在类囊体的薄膜上。③是叶绿体的类囊体薄膜,叶绿体以图甲中③的形式扩大膜的表面积。学以致用2.为证实叶绿体有放氧功能,可利用含有水绵与需氧细菌的临时装片进行实验,装片需要给予一定的条件,这些条件是(

)A.光照、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液B.光照、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液C.黑暗、有空气、临时装片中无NaHCO3稀溶液D.黑暗、无空气、临时装片中有NaHCO3稀溶液答案:B解析:无空气是排除空气中O2的干扰,NaHCO3溶液能提供CO2,光是进行光合作用的必要条件。1.提取和分离绿叶中色素的正确顺序是(

)A.剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→纸层析B.剪碎绿叶→研磨→加SiO2、CaCO3→过滤→画滤液细线→纸层析C.剪碎绿叶→过滤→研磨→色素滤液→画滤液细线→纸层析D.剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→铅笔画线→纸层析答案:A解析:色素的提取和分离的正确顺序应为剪碎绿叶→研磨→过滤→画滤液细线→纸层析。2.下图表示叶绿体中色素吸收光能的情况。根据此图并结合所学知识分析,以下说法正确的是(

)①在夜间用波长为550nm的绿光照射行道树,目的是通过植物光合作用增加氧气浓度②在通过纸层析法分离出来的色素带上,胡萝卜素的条带在最上面③土壤中缺镁时,植物对波长为420~470nm的光的利用率显著减少A.①②

B.①③C.②③ D.①